場效應管-分類、結(jié)構(gòu)以及原理-設計應用

精品文檔-下載后可編輯場效應管——分類、結(jié)構(gòu)以及原理-設計應用是一種用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件。從參與導電的載流子來劃分，它有電子作為載流子的N溝道器件和空穴作為載流子的P溝道器件。從場效應管的結(jié)構(gòu)來劃分，它有結(jié)型場效應管和絕緣柵型場效應管之分。1.結(jié)型場效應管(1)結(jié)型場效應管結(jié)構(gòu)N溝道結(jié)型場效應管的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它是在N型半導體硅片的兩側(cè)各制造一個PN結(jié)，形成兩個PN結(jié)夾著一個N型溝道的結(jié)構(gòu)。兩個P區(qū)即為柵極，N型硅的一端是漏極，另一端是源極。

結(jié)型場效應管的結(jié)構(gòu)示意圖(2)結(jié)型場效應管工作原理以N溝道為例說明其工作原理。當VGS=0時，在漏、源之間加有一定電壓時，在漏源間將形成多子的漂移運動，產(chǎn)生漏極電流。當VGS0時，PN結(jié)反偏，形成耗盡層，漏源間的溝道將變窄，ID將減小，VGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄，ID繼續(xù)減小直至為0。當漏極電流為零時所對應的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VGS(off)。(3)結(jié)型場效應管特性曲線結(jié)型場效應管的特性曲線有兩條，一是輸出特性曲線(ID=f(VDS)|VGS=常量),二是轉(zhuǎn)移特性曲線(ID=f(VGS)|VDS=常量)。N溝道結(jié)型場效應管的特性曲線如下圖所示。

(a)漏極輸出特性曲線(b)轉(zhuǎn)移特性曲線N溝道結(jié)型場效應管的特性曲線2.絕緣柵場效應三極管的工作原理絕緣柵場效應三極管分為：耗盡型→N溝道、P溝道增強型→N溝道、P溝道(1)N溝道耗盡型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)N溝道耗盡型的結(jié)構(gòu)和符號如下圖(a)所示，它是在柵極下方的SiO2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當VGS=0時，這些正離子已經(jīng)感應出反型層，形成了溝道。于是，只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。當VGS0時，將使ID進一步增加。VGS0時，隨著VGS的減小漏極電流逐漸減小，直至ID=0。對應ID=0的VGS稱為夾斷電壓，用符號VGS(off)表示，有時也用VP表示。N溝道耗盡型的轉(zhuǎn)移特性曲線如下圖(b)所示。

(a)結(jié)構(gòu)示意圖(b)轉(zhuǎn)移特性曲線(2)N溝道增強型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)N溝道增強型絕緣柵場效應管,結(jié)構(gòu)與耗盡型類似。但當VGS=0V時，在D、S之間加上電壓不會在D、S間形成電流。當柵極加有電壓時，若VGSVGS(th)時，形成溝道，將漏極和源極溝通。如果此時加有漏源電壓，就可以形成漏極電流ID。在VGS=0V時ID=0，只有當VGSVGS(th)后才會出現(xiàn)漏極電流，這種MOS管稱為增強型MOS管。

VGS(th)--開啟電壓或閥電壓;(3)P溝道增強型和耗盡型MOSFETP溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過導電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。3場效應管伏安特性曲線場效應管的特性曲線類型比較多，根據(jù)導電溝道的不同以及是增強型還是耗盡型可有四種轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線，其電壓和電流方向也有所不同。如果按統(tǒng)一規(guī)定的正方向，特性曲線就要畫在不同的象限。為了便于繪制，將P溝道管子的正方向反過來設定。有關曲線繪于下圖之中。

4.各種場效應管特性比較場效應管--分類、結(jié)構(gòu)以及原理(a)轉(zhuǎn)移特性曲線(b)輸出特性曲線5.場效應管的主要參數(shù)①開啟電壓VGS(th)(或VT)開啟電壓是MOS增強型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的，場效應管不能導通。②夾斷電壓VGS(off)(或VP)夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當VGS=VGS(off)時，漏極電流為零。③飽和漏極電流IDSS耗盡型場效應三極管，當VGS=0時所對應的漏極電流。④輸入電阻RGS場效應三極管的柵源輸入電阻的典型值，對于結(jié)型場效應三極管，反偏時RGS約大于107Ω，對于絕緣柵場型效應三極管，RGS約是109～1015Ω。⑤低頻跨導gm低頻跨導反映了柵壓對漏極電流的控制作用，